La alimentación durante el embarazo suele asociarse al crecimiento del bebé y al cuidado de la salud materna. Sin embargo, un estudio desarrollado por investigadoras e investigadores de la Facultad de Ciencias muestra que su impacto podría ir mucho más allá y también influir en la organización de estructuras clave para proteger y sostener el funcionamiento cerebral de la descendencia.
La investigación, realizada en modelos animales experimentales, analizó los efectos de la restricción calórica prenatal sobre la barrera hematoencefálica, una estructura que regula el paso de nutrientes y sustancias desde la sangre hacia el cerebro. Los resultados mostraron que esta condición temprana altera genes asociados a la estabilidad y permeabilidad de esta barrera protectora, generando cambios persistentes en las células vasculares cerebrales incluso hasta la adultez.
El estudio no solo observó que estas alteraciones se mantienen en el tiempo. También evidenció que, cuando los individuos enfrentan un nuevo episodio de estrés en etapas posteriores de la vida, el cerebro responde de manera distinta. Esta idea, conocida como un modelo de "segundo estresor", permite comprender cómo una condición temprana puede dejar una vulnerabilidad biológica previa.
El trabajo, titulado "Prenatal caloric restriction reprograms endothelial transcriptional states and blood-brain barrier integrity: Implications for neurodevelopmental disorders", fue desarrollado en el Laboratorio de Células Madre y Biología del Desarrollo, del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias, en el marco del financiamiento del proyecto Fondecyt N° 1221522 y los Fondecyt Postdoctorales N° 3180108 y N° 3230411.
La investigación fue liderada por la profesora titular Verónica Palma y contó con la participación de Jorge Zúñiga-Hernández como primer autor, junto a la investigadora Bárbara Casas y los investigadores Hernán Garay e Isaac Peña Villalobos.
Aunque tradicionalmente el estudio de los trastornos neurológicos y psiquiátricos se ha centrado en las neuronas, esta investigación refuerza la idea de que el cerebro no puede estudiarse únicamente desde una perspectiva neuronal. También es clave considerar la red vascular que sustenta su funcionamiento y la comunicación entre el sistema nervioso y los vasos sanguíneos.
Una barrera protectora clave para el cerebro
La barrera hematoencefálica actúa como un filtro altamente selectivo entre la sangre y el cerebro: permite el ingreso de nutrientes esenciales y bloquea sustancias potencialmente tóxicas. Su correcto funcionamiento resulta fundamental para mantener el equilibrio químico cerebral y sostener la actividad neuronal.
"El cerebro necesita permanentemente nutrientes y eliminar toxinas. Para lograr eso, existe una interrelación muy estrecha entre el sistema nervioso y el sistema vascular. Cualquier alteración en esta comunicación celular puede tener consecuencias importantes en la salud", explica la profesora Palma.
Uno de los hallazgos más relevantes del estudio fue demostrar que la restricción calórica prenatal altera genes asociados a la integridad y estabilidad de esta barrera protectora. Según explican, las células endoteliales sufren una reprogramación molecular que puede mantenerse hasta etapas posteriores de la vida. "Hay algo que queda guardado, una memoria epigenética. Esta investigación aporta desde el punto de vista de la barrera hematoencefálica, reforzando que no solo existen consecuencias a largo plazo por problemas de nutrición durante la gestación, sino que además esta barrera tiene un rol importante en esos efectos", explica Jorge Zúñiga.
Mediante análisis transcriptómicos y herramientas computacionales avanzadas, el equipo también identificó alteraciones en células vasculares asociadas a la formación de nuevos vasos sanguíneos. "Eso nos habla de un sistema que está en un estado más inestable", agrega el especialista.
Cómo las huellas prenatales modifican la respuesta al estrés
Una de las claves del estudio fue evaluar qué ocurría cuando estos cerebros, ya expuestos a restricción calórica durante la gestación, enfrentaban un segundo episodio de estrés en etapas posteriores de la vida.
Los resultados mostraron respuestas conductuales y vasculares distintas en comparación con individuos que no habían estado expuestos a restricción calórica prenatal. "Ese primer estrés deja huellas en el cerebro, entonces, frente a un segundo estresor, ese individuo no responde en igualdad de condiciones, porque existe una mayor vulnerabilidad biológica previa", aclara la profesora Palma. Este hallazgo refuerza la idea de que las condiciones tempranas del embarazo no solo generan efectos inmediatos, sino que también dejan al sistema vascular cerebral más sensible frente a nuevos episodios de estrés más adelante.
El trabajo se enmarca en la hipótesis DOHaD -Developmental Origins of Health and Disease-, una línea científica que estudia cómo las condiciones tempranas durante la gestación pueden influir en la aparición de enfermedades en etapas posteriores de la vida. Para el equipo, estos resultados aportan nuevas herramientas para estudiar posibles mecanismos asociados al origen de trastornos neurológicos y psiquiátricos, particularmente aquellos relacionados con alteraciones del neurodesarrollo y respuestas exacerbadas frente al estrés.
El equipo destaca, además, que el estudio permitió identificar genes y mecanismos moleculares asociados a estas alteraciones vasculares, lo que podría abrir futuras líneas de investigación orientadas al desarrollo de biomarcadores o nuevas estrategias terapéuticas. "Encontramos genes relacionados con estos cambios, y algunos podrían ser blancos moleculares. Eso podría ayudar a entender mejor el origen de ciertos trastornos psiquiátricos e incluso pensar en intervenciones futuras enfocadas no solo en las neuronas, sino también en el sistema vascular", explica Zúñiga.
La profesora Palma también destacó el carácter colaborativo y nacional del trabajo. "Fue un estudio desarrollado íntegramente en Chile y por investigadoras e investigadores formados en Chile. Eso demuestra el nivel de investigación científica que se está realizando actualmente en el país", concluye.